不燒油不插電，氫動(dòng)力原理解析
自2015年發(fā)布以來，Mirai就受到了全球汽車行業(yè)的廣泛關(guān)注，其氫動(dòng)力的概念被認(rèn)為是整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)的終極發(fā)展目標(biāo)。如今，在上市3年之后，國內(nèi)汽車行業(yè)對(duì)于Mirai的氫動(dòng)力概念已存在了一些普遍的理解和共識(shí)，在國家《中長期發(fā)展規(guī)劃》、《中國制造2025》明確定位國家發(fā)展燃料電池的戰(zhàn)略方向之后，國內(nèi)的燃料電池汽車行業(yè)同樣迎來了蓬勃發(fā)展，對(duì)豐田Mirai這一車型的研究也進(jìn)入了高潮。
Mirai使用了液態(tài)氫作為動(dòng)力能源，液態(tài)氫被儲(chǔ)存在位于車身后半部分的高壓儲(chǔ)氫罐中。兩個(gè)高壓儲(chǔ)氫罐分別置于后軸的前后兩端。相比于國內(nèi)熱門的純電動(dòng)汽車，燃料電池車Mirai的最大優(yōu)點(diǎn)在于，氫燃料添加的過程與傳統(tǒng)添注汽油或者柴油相似，充滿僅需要3-5分鐘，而在在JC08工況下，續(xù)航里程可達(dá)700公里，也就是說更少的“充電”時(shí)間及更高的續(xù)航里程，從結(jié)果上看，燃料電池車的應(yīng)用模式幾乎無異于傳統(tǒng)汽油或柴油車。
從原理上說，燃料電池車的工作原理實(shí)際上更類似于目前市面上流行的混合動(dòng)力汽車，其具體原理可描述為：當(dāng)汽車工作時(shí)，儲(chǔ)氫罐中的氫氣進(jìn)入燃料電池中的反應(yīng)裝置，與車頭吸入的空氣反應(yīng)產(chǎn)生電能，電能由一套類似于混合動(dòng)力車的能量分配單元分配給電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電池，從而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)為整車提供動(dòng)力，剩余能量則再次給電池充電回收。
作為全球第一款可量產(chǎn)的燃料電池汽車，整車動(dòng)力系統(tǒng)是Mirai的核心，也同樣集成了豐田大部分的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新亮點(diǎn)，同時(shí)體現(xiàn)了日系車一貫出色的成本控制及結(jié)構(gòu)輕量化特點(diǎn)。整車動(dòng)力系統(tǒng)可提供最大113kW功率及335N·m的峰值扭矩，最高車速200km/h，百公里加速約10s，足以滿足日常應(yīng)用。
在動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件上，特別是儲(chǔ)氫系統(tǒng)的安全方面，Mirai配置的兩個(gè)儲(chǔ)氫罐采用碳纖維+凱夫拉（防彈衣面料）材料，其外殼最大可承受70兆帕的壓力，據(jù)豐田公布使用足以抵擋輕型武器的攻擊，相比于國內(nèi)普遍的35兆帕型儲(chǔ)氫設(shè)備及加氫設(shè)施，還是領(lǐng)先不少。
在燃料電池系統(tǒng)方面，Mirai的燃料電池輸出功率可達(dá)650V，發(fā)出的電能通過升壓變頻器的升壓后供給電動(dòng)機(jī)使用，從其燃料電池的輸出功率來看，和純電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池系統(tǒng)功率相當(dāng)，甚至更高，完全可以滿足電動(dòng)機(jī)的最大輸出需求。
布局未來汽車，Mirai的相關(guān)專利研究
截至2018年，豐田汽車已在21個(gè)國家和地區(qū)、2個(gè)國際知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織申請(qǐng)了15867件與燃料電池相關(guān)的專利，專利申請(qǐng)集中在2004到2009年；通過對(duì)豐田汽車的所有與燃料電池相關(guān)的專利進(jìn)行專利強(qiáng)度分析，發(fā)現(xiàn)其專利強(qiáng)度超過90的專利有88件，涉及氫燃料電池控制系統(tǒng)、燃料電池堆、冷卻裝置、燃料電池制造等。其中燃料電池相關(guān)專利占比61%，電極及氫相關(guān)系統(tǒng)技術(shù)占比11.3%，在全球氫產(chǎn)業(yè)布局中，豐田的技術(shù)水平可見一斑。
